JP2006336336A - Earthquake resistant structure of building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、住宅等の建物に、地震や風等の外力による震動を減衰させるために設けられる制震構造に関する。 The present invention relates to a vibration control structure provided in a building such as a house for attenuating vibration caused by an external force such as an earthquake or wind.
建物の制震構造として、柱と横架材とからなる軸組フレーム内に、ダンパーをブレースとして組み込む構造が知られている。このダンパーとしては、板体や筒体等を長手方向に重ね合わせた複数の制震部材と、その制震部材の重合部間に接着される粘弾性体とからなる粘弾性ダンパーがよく用いられる。これにより、加振時には、制震部材の相反方向への動作に伴う粘弾性体の剪断変形で振動減衰作用を得ることができる。また、特許文献1には、軸組フレーム内に、フレーム状の上枠及び下枠を取り付けて上下枠の左右を柔軟性を有する側板で連結し、両枠間の空間内に一対の油圧ダンパを設けてなる制振壁パネルを設けて、小さな振動が加わった場合でも、側板の変形によって上下枠を相対的に変位させて油圧ダンパの動作を可能とした発明が記載されている。 As a building vibration control structure, a structure in which a damper is incorporated as a brace in a frame frame composed of columns and horizontal members is known. As this damper, a viscoelastic damper composed of a plurality of vibration control members in which plates, cylinders, etc. are superposed in the longitudinal direction and a viscoelastic material bonded between overlapping portions of the vibration control members is often used. . Thereby, at the time of vibration, a vibration damping action can be obtained by shear deformation of the viscoelastic body accompanying the operation of the damping member in the opposite direction. In Patent Document 1, a frame-like upper and lower frames are attached to a frame frame, and the left and right sides of the upper and lower frames are connected by flexible side plates, and a pair of hydraulic dampers are placed in the space between both frames. There is described an invention in which a damping wall panel is provided and a hydraulic damper can be operated by relatively displacing the upper and lower frames by deformation of the side plate even when a small vibration is applied.
ところで、建物には、地震等による動的荷重の他、風による静的荷重が加わることがある。このような静的荷重(特に長時間の静的荷重)には、応力緩和が大きい粘弾性ダンパーには対抗する応力を発生させることができず、変位の増大を許してしまう。この現象は特許文献1のような制振壁パネルであっても同様で、小さな振動であっても油圧ダンパの減衰力に頼る構造は変わらないから、静的荷重に対する耐力は期待できない。特にここでは、フレーム状の上下枠を側板で連結する特殊な構造であるため、構造が複雑化してコストアップにも繋がる。 By the way, in addition to a dynamic load due to an earthquake or the like, a static load due to wind may be applied to the building. Such a static load (especially a static load for a long time) cannot generate a stress against the viscoelastic damper having a large stress relaxation, and allows an increase in displacement. This phenomenon is the same even in the damping wall panel as in Patent Document 1, and the structure depending on the damping force of the hydraulic damper does not change even if the vibration is small, so that the proof strength against a static load cannot be expected. In particular, here, since the frame-like upper and lower frames are connected by side plates, the structure is complicated and the cost is increased.
そこで、本発明は、コストアップの少ない簡単な構造で、地震等による動的荷重に対して減衰効果が得られるのは勿論、風等による静的荷重に対しても好適な耐力を発生させることができる建物の制震構造を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention can generate a suitable proof force against a static load such as wind as well as a damping effect against a dynamic load caused by an earthquake or the like with a simple structure with little cost increase. The purpose is to provide a seismic control structure for buildings.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、左右の柱と上下の横架材とで形成される軸組フレームにおけるフレーム面の上下端の少なくとも一方側に、少なくともブレースを用いて両柱を互いに連結する固定領域を形成し、固定領域を除くフレーム面内に、両柱の左右方向の変位を許容すると共に、ダンパーを備えて水平方向の振動を減衰可能な制震領域を形成したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1の目的に加えて、固定領域及び制震領域を外力に対してバランス良く対応できる好適な形態とするために、固定領域を、柱間でX状に架設される一対のブレースで形成し、制震領域を、柱間でX状に架設されて長手方向に伸縮可能な一対のダンパーで形成したものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1の目的に加えて、固定領域及び制震領域をより低コストで簡単に形成するために、固定領域を、柱間で斜めに架設される1つのブレースと、そのブレースにおける制震領域側の端部から柱間に架設される中桟とから形成し、制震領域を、柱間でブレースと上下軸対称で斜めに架設されて長手方向に伸縮可能な1つのダンパーで形成したものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 uses at least braces on at least one side of the upper and lower ends of the frame surface in the frame frame formed by the left and right columns and the upper and lower horizontal members. A fixed area that connects the two pillars to each other is formed, and in the frame surface excluding the fixed area, a horizontal damping area that allows the horizontal displacement of both pillars and that can be damped with a damper is provided. It is formed.
In addition to the object of the first aspect, the invention described in
In addition to the object of the first aspect, the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、地震による加振時には、ダンパーの減衰力と柱の曲げ剛性とによって好適な制震機能を維持でき、信頼性や耐久性に優れる。一方、風等による静的荷重に対しては、柱の曲げ剛性によって確実に耐力を発生させて静的荷重に対抗することができる。
そして、これらの効果は通常のブレースやダンパーを用いた固定領域と制震領域との配置形態のみによって得られるため、構造が簡単で済み、コストの低減が図られる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、固定領域及び制震領域を、動的荷重や静的荷重に対してバランス良く対応できる好適な形態とすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、固定領域及び制震領域を最小限の構成部で簡単に形成でき、一層の低コスト化が期待できる。
According to the first aspect of the present invention, a suitable damping function can be maintained by the damping force of the damper and the bending rigidity of the column during vibration due to an earthquake, and the reliability and durability are excellent. On the other hand, with respect to a static load caused by wind or the like, it is possible to resist the static load by reliably generating a proof stress by the bending rigidity of the column.
Since these effects can be obtained only by the arrangement form of the fixed region and the vibration control region using a normal brace or damper, the structure is simple and the cost can be reduced.
According to invention of
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the fixed region and the vibration control region can be easily formed with the minimum components, and further cost reduction can be expected.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1(A)は、木造住宅に用いられる軸組フレームの正面図で、軸組フレーム1は、左右一対の柱2,2と、柱2,2の上端間及び下端間に架設される一対の横架材3,3とで形成され、軸組フレーム1のフレーム面内には、固定領域4と制震領域5とが上下方向に分割形成されている。まず固定領域4は、フレーム面の略下半分側で、柱2,2と横架材3との下方の仕口部と柱2,2の中間部との間でX状に架設される一対のブレース6,6で形成されて、柱2,2を互いに連結している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a front view of a frame frame used for a wooden house. The frame frame 1 is a pair of left and
一方、制震領域5は、フレーム面の略上半分側で、ブレース6,6の上端部と上方の仕口部際に設けたガセットプレート7,7との間で同じくX状に架設されて両端が夫々ピン結合される一対のダンパー8,8で形成されて、水平方向の振動を減衰可能としている。このダンパー8には、周知の粘弾性ダンパーやオイルダンパー等が採用される。粘弾性ダンパーとしては、一方の板状の制震部材と、他方の板状の制震部材とを重ね合わせ、その重合部分間に粘弾性体を接着した積層タイプや、径の異なる一方の筒状の制震部材と、他方の筒状の制震部材とを同軸で遊挿させ、その重合部分間に粘弾性体を接着したスリーブタイプ等が用いられる。何れも長手方向で引張及び圧縮力が作用すると同方向へ伸縮動作して減衰作用を生じさせるものである。
On the other hand, the
以上の如く構成された軸組フレーム1においては、地震による加振時に、フレーム面方向に沿って水平方向の外力(動的荷重)が断続的に作用すると、下側の固定領域4ではブレース6,6によって柱2,2の変形が規制される一方、同図(B)に示すように、左右方向の変位が許容される上側の制震領域5が水平方向へ変形する。よって、各ダンパー8には軸方向への引張力と圧縮力とが交互に加わる。すると、各ダンパー8が長手方向に伸縮動作してエネルギーを吸収し、減衰作用を生じさせる。特にここでは、制震領域5側での柱2,2の曲げ変形によって反力が発生するため、ダンパー8の減衰力と柱2の曲げ剛性とによって動的荷重を好適に吸収できる。
In the frame frame 1 configured as described above, when a horizontal external force (dynamic load) is intermittently applied along the frame surface direction during vibration due to an earthquake,
一方、軸組フレーム1に、風等によって水平方向の外力が静的荷重として加わった際には、ダンパー8は、静的荷重の増大に連れて一方が長手方向に伸張動作、他方が長手方向に収縮動作して、変位量を徐々に増大させるが、減衰作用は生じない。しかし、同図(B)のように制震領域5側で柱2,2が同様に水平方向に曲げ変形することで反力が発生するため、この曲げ剛性によって静的荷重に抵抗でき、耐力を発生させることができる。
On the other hand, when a horizontal external force is applied as a static load to the frame 1 by wind or the like, the
このように、上記形態の軸組フレーム1によれば、柱2,2と横架材3,3とで形成される軸組フレーム1におけるフレーム面の下端側に、ブレース6,6を用いて両柱2,2を互いに連結する固定領域4を形成し、固定領域4を除くフレーム面内に、両柱2,2の左右方向の変位を許容すると共に、ダンパー8,8を備えて水平方向の振動を減衰可能な制震領域5を形成したことで、地震による加振時には、ダンパー8の減衰力と柱2の曲げ剛性とによって好適な制震機能を維持でき、信頼性や耐久性に優れる。一方、風等による静的荷重に対しては、柱2の曲げ剛性によって確実に耐力を発生させて静的荷重に対抗することができる。
そして、これらの効果は、通常のブレース6やダンパー8を用いた固定領域4と制震領域5との配置形態のみによって得られるため、構造が簡単で済み、コストの低減が図られる。
Thus, according to the frame assembly 1 of the said form, the
These effects can be obtained only by the arrangement form of the
また、この形態では、固定領域4を、柱2,2間でX状に架設される一対のブレース6,6で形成し、制震領域5を、柱2,2間でX状に架設されて長手方向に伸縮可能な一対のダンパー8,8で形成したことで、固定領域4及び制震領域5を、動的荷重や静的荷重に対してバランス良く対応できる好適な形態とすることができる。
Further, in this embodiment, the
以下、変更例について説明する。
上記形態では、フレーム面の下側に固定領域4を、上側に制震領域5を夫々分割形成しているが、図2に示す軸組フレーム1aに示すようにこれを逆にして、フレーム面の上側にX状のブレース6,6からなる固定領域4を、下側に、両ブレース6の下端と下方の仕口部際に設けたガセットプレート9,9との間にX状に架設されるダンパー8,8からなる制震領域5を夫々形成しても差し支えない。勿論ダンパーの端部はピン結合以外にボルトや溶接等で固定しても良いし、ダンパーの固定領域側の端部はブレースでなく柱に固定しても良い。これは以下の変更例においても同様である。
Hereinafter, a modified example will be described.
In the above embodiment, the
また、フレーム面の上下何れか一方に固定領域を、他方に制震領域を設ける形態に限らず、図3に示す軸組フレーム1bに示すように、フレーム面内の上下端にX状のブレース11,11からなる固定領域10,10を夫々形成し、上下の固定領域10,10間に、夫々ブレース11の端部でピン結合されるダンパー8,8をX状に架設して制震領域12を形成しても、上記形態と同様の効果が得られる。特にこの制震構造では、上下に固定領域10,10を配したことで、軸組フレーム自体の剛性を上げつつ制震機能を維持可能となる。
Further, the present invention is not limited to a configuration in which a fixed region is provided on either the upper or lower side of the frame surface and a vibration control region is provided on the other side. 11 and 11 are formed, and
また、固定領域及び制震領域において、ブレース及びダンパーはX状に架設されるものに限らず、図4に示す軸組フレーム1cのように、固定領域13を、柱2,2間の下方で斜めに架設される1つのブレース14と、そのブレース14における上側の端部から他方の柱側へ架設される中桟15とから形成し、制震領域16を、柱2,2間の上方でブレース14と上下軸対称で斜めに架設される1つのダンパー17で形成したK型としても良い。中桟15は、ブレース14及びダンパー17が中間部位で連結されない右側の柱2の剛性を得るためのもので、勿論この形態は上下や左右を逆にしても差し支えない。
Further, in the fixed region and the vibration control region, the brace and the damper are not limited to being laid in an X shape, and the fixed
一方、制震領域において、ダンパーとして粘弾性ダンパーを用いる場合は、上記形態のようなブレース型とする以外に、図5に示す軸組フレーム1dのように、上側の制震領域18において、台形状のやぐらフレーム19,19を上下軸対称で、且つ短辺部20,20同士が制震領域18の中央部で重なるようにフレーム面と平行に配設し、両短辺部20,20の重合部間にシート状の粘弾性体21を接着する構造等も採用可能である。この場合も制震領域18の変形に伴うやぐらフレーム19,19の相対移動で粘弾性体21を剪断変形させて減衰作用を得ることができる。勿論この形態も下側の固定領域22と上下逆にすることができる。このようにすると、固定領域22及び制震領域18を最小限の構成部で簡単に形成でき、先の形態と比較して低コスト化が期待できる。
On the other hand, when a viscoelastic damper is used as the damper in the vibration control region, in addition to the brace type as in the above-described embodiment, a base is provided in the upper
そして、フレーム面内での固定領域と制震領域との割合は、上記形態のように略半分ずつに設定されるものではなく、想定される層間変位と柱の剛性とを考慮して決定すれば良い。
その他、本発明は木造に限らず、軸組フレームを利用する建物であれば、軽量鉄骨構造等の他の構造にも採用可能である。
The ratio between the fixed region and the vibration control region in the frame plane is not set to approximately half as in the above embodiment, but is determined in consideration of the assumed interlayer displacement and column rigidity. It ’s fine.
In addition, the present invention is not limited to a wooden structure, and can be applied to other structures such as a lightweight steel structure as long as the building uses a frame.
1,1a〜1d・・軸組フレーム、2・・柱、3・・横架材、4,10,12,13,22・・固定領域、5,16,18・・制震領域、6,11,14・・ブレース、8,17・・ダンパー、15・・中桟。
1, 1a to 1d ··· Frame frame, 2 ·· Pillar, 3 ·· Horizontal member, 4, 10, 12, 13, 22 ·· Fixed region, 5, 16, 18 ·· Damping region, 6, 11, 14, ... braces, 8, 17, ... dampers, 15 ... middle piers.
Claims (3)
The fixed region is formed by one brace that is installed diagonally between the columns and an intermediate beam that is installed between the columns from the end of the brace on the side of the controlled region. The building vibration control structure according to claim 1, wherein the structure is formed of a single damper that is obliquely laid with respect to the brace in a vertical axis and is extendable in the longitudinal direction.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005163176A JP2006336336A (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Earthquake resistant structure of building |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2008180028A (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Sekisui House Ltd | Skeleton structure of wooden house and joining metal fitting |
ITGE20120108A1 (en) * | 2012-11-15 | 2014-05-16 | Uni Degli Studi Di Bergamo | DISSIPATION AND / OR RIGIDITY SYSTEM INCREASED WITH DISPLACEMENT AMPLIFICATION |
-
2005
- 2005-06-02 JP JP2005163176A patent/JP2006336336A/en not_active Withdrawn
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ITGE20120108A1 (en) * | 2012-11-15 | 2014-05-16 | Uni Degli Studi Di Bergamo | DISSIPATION AND / OR RIGIDITY SYSTEM INCREASED WITH DISPLACEMENT AMPLIFICATION |
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